本書較系統(tǒng)地論述光纖光學的基本理論及光纖的傳輸特性與主要性能參數(shù)的測試技術，介紹一些正在發(fā)展的有源與無源光纖器件，并闡述光纖在通信和傳感方面的應用。全書內(nèi)容全面、系統(tǒng)，理論敘述深入淺出，注重介紹各種實用技術和研究成果，每章后附有習題與參考文獻。另外教材配有線上教學資源—愛課程（中國大學MOOC）“光纖光學”，提供了知識點教學微視頻、線上測試、線上互動等豐富的線上教學資源，供讀者學習與進一步研究。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 光纖及其分類 2
1.2 光纖的制備工藝 5
1.3 光纖光學的發(fā)展 8
習題與思考 8
參考文獻 9
第2章 光纖光學的基本方程 10
2.1 麥克斯韋方程與亥姆霍茲方程 11
2.2 程函方程與射線方程 14
2.3 波導場方程 16
2.4 模式及其基本性質(zhì) 16
習題與思考 21
參考文獻 22
第3章 階躍折射率光纖 23
3.1 幾何光學方法分析 23
3.2 波導場方程及導模本征解 26
3.3 本征值方程 28
3.4 模式分析 29
3.4.1 光纖中的模式及其分類 29
3.4.2 模式本征值 31
3.4.3 色散曲線與單模條件 36
3.5 弱導光纖與線偏振模 37
3.5.1 LPlm模式的本征解 38
3.5.2 本征值方程 41
3.5.3 截止和遠離截止條件 41
3.5.4 導模數(shù)目 42
3.5.5 導模場分布圖 44
3.5.6 導�？v向功率流 45
3.5.7 模式輸出特性 46
習題與思考 47
參考文獻 48
第4章 漸變折射率光纖 49
4.1 幾何光學方法分析 49
4.2 波導場方程及模式性質(zhì) 57
4.3 平方律折射率分布光纖中的導模場解 59
4.4 任意折射率分布光纖中的導模場解 62
4.4.1 WKB法的基本思想 62
4.4.2 導模本征值 64
4.4.3 場的輸出特性 66
4.5 單模光纖中的導模場解 68
4.5.1 理想階躍型單模光纖的場解 68
4.5.2 單模光纖的高斯近似解 69
4.5.3 漸變型光纖的等效階躍型光纖近似解 74
4.5.4 單模光纖的雙折射 80
習題與思考 81
參考文獻 82
第5章 光纖的特征參數(shù)與測試技術 83
5.1 光纖的損耗 83
5.1.1 光纖材料的吸收損耗 84
5.1.2 散射損耗 85
5.1.3 光纖的彎曲損耗 86
5.2 光纖的色散與帶寬 92
5.2.1 階躍型弱導光纖的色散 93
5.2.2 漸變型弱導光纖中的脈沖展寬 99
5.2.3 均方脈寬與傳輸帶寬的關系 102
5.3 單模光纖模場半徑 104
5.4 單模光纖截止波長 106
5.5 光纖參數(shù)測試技術 106
5.5.1 注入條件與穩(wěn)態(tài)分布 107
5.5.2 損耗的測量 109
5.5.3 折射率分布的測量 112
5.5.4 帶寬測量 115
5.5.5 數(shù)值孔徑的測量 118
5.5.6 模場半徑的測量 119
5.5.7 截止波長的測量 121
5.5.8 彎曲損耗測量 122
5.5.9 光纖雙折射測量 123
習題與思考 124
參考文獻 125
第6章 光纖無源與有源器件 127
6.1 自聚焦透鏡 127
6.1.1 自聚焦透鏡的成像理論 128
6.1.2 自聚焦透鏡的成像性質(zhì) 134
6.1.3 幾種重要的自聚焦透鏡及其應用 136
6.1.4 C-Lens的工作原理及其應用 139
6.2 光纖定向耦合器 141
6.2.1 耦合器的基本知識 141
6.2.2 耦合器的性能參數(shù)及制備工藝 142
6.2.3 耦合器的工作原理 143
6.2.4 常用耦合器的介紹 149
6.3 光纖光柵 151
6.3.1 光纖光柵的分類 152
6.3.2 布拉格光纖光柵的模式耦合理論和反射譜分析 153
6.3.3 長周期光纖光柵的模式耦合理論和透射譜分析 158
6.3.4 光纖光柵的制備 162
6.3.5 光纖光柵的主要應用 164
6.4 光隔離器與環(huán)行器 166
6.4.1 光隔離器 166
6.4.2 光環(huán)形器 169
6.5 光纖放大器與光纖激光器 171
6.5.1 摻鉺光纖放大器 171
6.5.2 摻鉺光纖激光器 185
習題與思考 194
參考文獻 196
第7章 光纖的連接與耦合技術 198
7.1 光纖-光纖的連接損耗 198
7.1.1 多模光纖連接損耗的理論分析 200
7.1.2 單模光纖連接損耗的理論分析 202
7.2 光纖固定接續(xù) 205
7.2.1 光纖端面制備 206
7.2.2 光纖對準調(diào)節(jié) 207
7.2.3 光纖的固定 210
7.3 光纖活動連接器 212
7.4 光纖-光源的耦合 214
7.4.1 朗伯光源與光纖的耦合 215
7.4.2 固體及氣體激光器與光纖的耦合 217
7.4.3 半導體激光二極管與光纖的耦合 218
7.5 光纖-光無源器件的耦合 223
7.5.1 透鏡系統(tǒng) 224
7.5.2 耦合效率 226
習題與思考 227
參考文獻 228
第8章 光子晶體光纖 230
8.1 光子晶體光纖的基本原理 230
8.2 光子晶體光纖的基本理論 235
8.3 光子晶體光纖的制備 240
8.4 光子晶體光纖的應用技術 242
8.4.1 折射率導光型PCF的應用 243
8.4.2 光子帶隙導光PCF的應用 246
習題與思考 248
參考文獻 248
第9章 特種光纖與光纜 251
9.1 色散位移與色散平坦光纖 251
9.2 色散補償光纖 253
9.3 全波光纖 254
9.4 保偏光纖 254
9.5 紅外光纖 255
9.6 衰減場光纖 258
9.7 照明光纖 261
9.8 其他特種光纖 262
9.9 光纖成纜技術 266
習題與思考 271
參考文獻 271
第10章 光纖應用技術 273
10.1 光纖通信 273
10.2 光纖傳感 278
10.3 光纖醫(yī)療 283
10.4 光纖傳光 287
習題與思考 289
參考文獻 289
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